이번 연구 결과는 에너지 재료 분야 세계적 학술지인 나노 에너지 8월 호에 게재됐다.
압전 재료는 한자어 그대로 기계적 힘을 가해 전기 에너지를 만들 수 있게 하는 특수한 재료를 말한다.
기계 에너지와 전기적 에너지를 상호 교환할 수 있기 때문에 액추에이터, 초음파 센서 등 실생활에 널리 사용되고 있다.
최근에는 기계적 에너지를 이용해 전기를 생산하는 ‘에너지 하베스팅’ 기술에도 많이 적용되고 있다.
하지만 현재 활용되는 대부분의 고성능 압전 재료들은 딱딱한 세라믹 재료들이다. 때문에 미래 전자 소자로 각광받고 있는 플렉시블(휘는) 전자소자에 적용하는 것에는 큰 문제가 있었다.
정 교수는 식물이 지니고 있는 셀룰로오스의 3차원 다공성 구조를 압전 세라믹 입자들과 융화시켜 최종적으로 3차원적으로 연결된 다공성 압전 세라믹 소재를 만들었다.
균일한 형태로 만들어진 자연모방 압전 세라믹 소재는 최종적으로 고분자 재료와 섞여서 새로운 압전 복합재료로 만들어졌다.
압전 세라믹스가 모두 연결돼 있어 외부의 기계적 힘을 효과적으로 받으면서도 휘는 특성을 유지할 수 있다는 것이 특징이다.
정창규 교수는 “이번 연구가 자연계에 존재하는 소재의 구조들이 우리가 사용할 수 있는 전자소재와 전자소자에도 쉽게 적용될 수 있다는 것을 보여준 것이다”며 “이와 같은 자연모방 복합재료 구조는 앞으로 기계적 특성과 관련된 모든 플렉시블 복합재료의 특성을 크게 변화시키는데에 사용될 수 있을 것이다”고 말했다.
한편, 이번 연구 결과는 미국 펜실베이니아 주립대학교와 중국 우한 이공대학교와의 협업으로 진행됐으며, 현재 후속 연구가 진행 중이다.
김혜지 기자
